DE2255585C3 - Elektrographisches Aufzeichnungsmaterial - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Aufzeichnungsmaterial zur Verwendung bei einem elektrographischen Aufzeichnungsverfahren zur direkten Bildung eines elektrographischen latenten Bildes durch Anlegen eines hohen elektrischen Feldes.

Bekannte elektrographische Aufzeichnungsmaterialien, die in der Praxis verwendet werden, können grob folgendermaßen eingeteilt werden:

(1) Aufzeichnungsmaterialien aus einem Träger mit einem Durchgangswiderstand voi< 10⁵ — 10" Ohm/cm² und einer darüberliegenden Schicht aus nichtfotosensitivem dielektrischen Material mit einem Oberflächenwiderstand von 10¹² — 10¹⁶ Ohm und

(2) Isolierträger mit darüberliegender leitender Schicht mit einem Oberflächenwiderstand von 10⁵ bis 10" Ohm und einer. Schicht aus nichtfotosensitivem dielektrischen Material, die über der leitenden Schicht liegt. Diese eine nichtfotosensitive dielektrische Schicht bildende Oberflächenaufzeichnungsschicht baut sich im allgemeinen aus einem hochgradig isolierenden hydrophoben Harz mit einem Oberflächenwiderstand von 10¹² — 10^l6Ohm zur Erzielung von Aufzeichnungsbildern auf, die gegen atmosphärische Feuchtigkeit beständig sind; eine derartige Aufzeichnungsschicht ist daher mit wasserlöslichen Farben nicht beschreibbar oder bedruckbar. Die Anwendungsmöglichkeiten derartiger Aufzeichnungsmaterialien sind demgemäß infolge dieser Eigenschaft begrenzt. Daneben weisen diese Aufzeichnungsmaterialien den Nachteil auf, daß Fingerabdrücke, die eventuell *>uf der Oberflächenaufzeichnungsschicht beim manuellen Handhaben eines derartigen Aufzeichnungsmaterials vor der Aufzeichnung auftreten, die Bildung eines elektrographischen latenten Bildes verhindern. Die Zugabe von Pigmenten zu den hochgradig isolierenden hydrophoben Harzen, die zur Erzielung einer mattierten Oberfläche unter Verbesserung der Beschreibbarkeit oder Bedruckbarkeit behandelt wurden, hat sich nicht als so wirksam erwiesen, daß ein Vergleich mit glattem Papier möglich ist; die Zugabe ist wenig wirksam, um Fingerabdrücke zu verhindern. Ferner führt eine Erhöhung der Pigmentkonzentration in der Oberflächenaufzeichnungsschicht zur Erhöhung der vorstehend angeführten Wirkungen zu einem herabgesetzten Oberflächenwiderstand der Schicht, mit der sich unter Umständen keine Aufzeichnungen erzielen lassen, die gegen atmosphärische Feuchtigkeit beständig sind. Die Höchstgrenze für eine derartige Zugabe von Pigmenten beträgt 40 Gewichtsteile bezogen auf 100 Gewichtsteile Harz selbst bei hochgradig isolierendem Harz, das gegen atmosphärische Feuchtigkeit und in einem weiten Bereich von Bedingungen relativ beständig ist, obgleich diese Grenze in gewissem Ausmaß in Abhängigkeit von der Art des verwendeten Pigments variiert werden kann; die Zugabe einer derartigen Menge ist zur Verbesserung der Beschreibbarkeit oder Bedruckbarkeit als auch zum Verhindern von Fingerabdrücken weitaus nicht befriedigend.

Die DE-OS 20 56 264 betrifft ein elektrographisches Aufzeichnungsmaterial, bei dem ein Schichtträger mit einem Polymerisat oder Mischpolymerisat beschichtet ist, wobei die isolierende Schicht einen pulverförmigen Kunststoff, Stärke oder ein Pigment enthalten kann. Durch die Zugabe von Pigmenten in die Aufzeichnungsschicht kann jedoch keine befriedigende Beschreibbarkeit und Bedruckbarkeit erreicht werden, insbesondere können Fingerabdrucke nicht verhindert werden; ferner vermindert der erhöhte Pigmentgehalt der Aufzeichnungsschicht den Oberflächenwiderstand der Schicht, so daß bei den Schwankungen der atmosphärischen Feuchtigkeit keine beständigen Aufzeichnungseigenschaften erzielt werden können.

Die DE-AS 10 44 613 beschreibt ein Aufzeichnungsmaterial für die elektrische Bilderzeugung mit einer photoleitenden Schicht und einer darunterliegenden halbleitenden Unterlage (ZnO) auf einem Papierträger. Nach dieser Lehre ist die Aufzeichnungsschicht unmittelbar auf einer elektrisch leitenden Schicht angeordnet. Dementsprechend führt ein erhöhter Pigmenlgehalt in der Aufzeichnungsschicht zu einer elektrischen Entladung, so daß befriedigende Aufzeichnungseigenschaften nicht erhalten werden können.

So ist die vorliegende Erfindung auf ein elektrographisches Aufzeichnungsmaterial gerichtet, mit dem eine elektrographische Aufzeichnnung praktisch ohne Beeinflussung durch Änderung der atmosphärischen Feuchtigkeit und gleichzeitig Beschreibbarkeit und Bedruckbarkeit, vergleichbar mit den Verhältnissen bei Papier, erzielt werden können und ferner die Adhäsion von Fingerabdrücken verhindert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein elektrographisches Aufzeichnungsmaterial mit einem elektrisch leitenden Schichtträger und einer Aufzeichnungsschicht gelöst, die ein Pigment und ein hochisolierendes hydrophobes Bindemittel enthält, wobei das Aufzeichnungsmaterial dadurch gekennzeichnet, ist, daß die Aufzeichnungsschicht 30 bis 1500, vorzugsweise 30 bis 100 Gew.-Teile Pigment je 100 Gew.-Teile Bindemittel enthält und daß das Aufzeichnungsmaterial eine Zwischenschicht aus oder mit einem hochisolierenden hydrophoben Bindemittel mit 0 bis 30 Gew.-Teilen eines Pigments je 100 Gew.-Teile Bindemittel enthält.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert.

F i g. 1 zeigt den Aufbau eines Aufzeichnungsmaterials gemäß der Erfindung, bei dem die Oberflächenschicht aus zwei Schichten besteht, der Schicht a und der

Schicht b.

Die oberste Schicht a besteht im wesentlichen aus mindestens einem hochgradig isolierendem hydrophoben Harz als Bindematerial, wie Vinylacetatharz, Vinylchloridharz, Vinylidenchloridharz, Acrylharz, SiIiconharz, Styrolharz, Vinylchlorid/Vinylacetatmischpolymeres und Methylmethacrylat/Äthylacrylatmischpolymeres, und mindestens einem anorganischen oder organischen Pigment, vorzugsweise mindestens einem nichtfotosensitiven Pigment, wie Titanoxid, Calciumcarbonat, Lithopon, Tonerde, Talk, Siliciumdioxid, Berylliumoxid, Magnesiumoxid oder Stärke, in einer Menge von 30 bis 1500 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Bindematerials. Obgleich eine weitere Zugabe von Pigment zur Verbesserung der Beschreibbarkeit und Bedruckbarkeit und zur Verhinderung von Fingerabdrücken wirkungsvoller ist, soll die Menge des Pigments 1500 Gewichtsteile, vorzugsweise 1000 Cewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile Harz, nicht überschreiten, da eine überschüssig j Menge die Ladeeigenschaften und die Schichtfestigkeit nachteilig beeinflußt und wenig geeignete Elemente liefert Obgleich sich auch fotosensitive Pigmente für diesen Zweck verwenden lassen, ist die zuzugebende Menge wegen des raschen Abfalls des elektrischen Widerstandes beim Aussetzen an Licht begrenzt Zinkoxid kann z. B. nur in einer Menge von 100 Gewichtsteilen verwendet werden, bezogen auf 100 Gew chtsteile Harz.

Die zweite Schicht b stellt eine hochgradig isolierende Schicht mit einem Oberflächenwiderstand größer als der der Schicht a dar und besteht entweder allein aus einem hochgradig isolierenden hydrophoben Harz oder aus dem Harz und 30 Gewichtsteilen oder weniger anorganischen oder organischen Pigments, bezogen auf 100 Gewichtsteile Harz. Die Aufgabe der Erfindung kann infolge des Durchgangswidersiands kleiner als 10¹⁰ Ohm/cm² nicht gelöst werden, wenn die Pigmentmenge 30 Teile übersteigt

Die leitende Schicht c, die einen Oberflächenwiderstand von 10⁵ bis 10" Ohm besitzt, besteht aus einem bekannten Material niedrigen elektrischen Widerstands, z. B. einer polymeren Vinylbenzyltrimethylammoniumverbindung.

Die unterste Substratschicht d besieht aus Papier- oder Kunststoffflachmaterial.

Die Funktionen des auf diese Weise aufgebauten Aufzeichnungsmaterials gemäß der Erfindung werden anhand der F i g. 2 und 3 erläutert F i g. 2 zeigt die Ladungseigenschaften des elektrographischen Auf-Zeichnungsmaterials, das gemäß Beispiel 1 der Erfindung hergestellt wurde, und ferner die Beziehung zwischen dem Oberflächenladungspotential und der Zeit nach elektrographischer Aufladung mit einer Koronaentladung von —6000 V. Diese Figur zeigt deutlich, daß das Ladungspotential zur Erzielung eines stabilen Bildes mit späterem geringen Abfall ausreichend hoch ist, was in scharfem Gegensatz zu F i g. 3 steht, die die Ladungseigenschaften eines elektrographischen Aufzeichnungsmaterials (das in gleicher Weise einer Koronaentladung von —6000 V ausgesetzt wurde) als Vergleichsbeispiel mit einer einzigen Aufzeichnungsschicht aus 100 Gewichtsteilen Acrylharz und 50 Gewichtsteilen Titanoxid auf einem leitenden Schichtträger zeigt F i g. 3 zeigt, daß das Aufzeichnungsmaterial des Vergleichsbeispiels nicht länger ein stabiles Bild infolge der herabgesetzten Ladungsmenge und des raschen Ladungsabfalls bilden kann. Dieser Unterschied kann vermutlich auf die Tatsache zurückgeführt werden, daß gemäß der Erfindung die elektrische Ladung, die infolge eines Durchgangswiderstandes kleiner als 10¹⁰ Ohm/cm² in der Schicht a mit erhöhtem Pigmentgehalt schwindet, durch die Einführung der hochgradig isolierenden Schicht b unter Schicht a beibehalten wird, während beim bekannten elektrographischen Aufzeichnungsmaterial die elektrostatische Ladung zum Schwinden neigt, wenn die Aufzeichnungsschicht mit erhöhtem Pigmentgehalt unmittelbar mit der leitenden Schicht in Berührung gebracht wird, die darunter angeordnet ist

Auf diese Weise kann gemäß der Erfindung infolge der hochgradig isolierenden Schicht b unter der Schicht a in der Schicht a ein viel höherer, Pigmentgehalt als bei Aufzeichnungsschichten bekannter Aufzeichnungsmaterialien ohne irgendwelche Nachteile für die Aurzeichnungseigenschaften zugelassen werden; gleichzeitig werden eine hervorragende Beschreibbarkeit und Bedruckbarkeit erzielt die mit denen von glattem Papier vergleichbar sind. Ferner steht fest, daß eine derartige Aufzeichnungsschicht mit einem reichen Pigmentgehalt in wirksamer Weise der Adhäsion von Fingerabdrücken entgegenwirken kann, die als schwerwiegender Nachteil bekannter elektrographischer Aufzeichnungsmaterialien angesehen werden.

Ferner kann das elektrographische Aufzeichnungsmaterial gemäß der Erfindung als lithographische Druckplatte bei elektrographischen Aufzeichnungsverfahren eingesetzt werden, die durch rasche Desensibilisierungsbehandlung und eine ausreichende Länge der Durchführung gekennzeichnet sind. Die Oberflächenschicht einer lithographischen Druckplatte dieser Art erfordert im allgemeinen einen erhöhten Gehalt an anorganischem Pigment zur Erhöhung der Hydrophilität von Nichtbildbereichen, jedoch konnten derartige erhöhte Gehalte in elektrographischen Aufzeichnungsverfahren infolge des Verlusts an Oberflächenladung im Substrat (wie vorstehend erläutert wurde) nicht realisiert werden. Demgegenüber verhindert gemäß der Erfindung die hochgradig isolierende Schicht b diesen Verlust und ermöglicht den erhöhten Gehalt an Pigment in der obersten Schicht a, was wiederum eine befriedigende hydrophile Behandlung ermöglicht. Daneben ermöglicht die Mehrschichtstruktur aus der Schicht a mit einem hydrophoben Harz als Bindemittel und der darunterliegenden Schicht b mit einem Harz mit stärkerem hydrophoben Charakter eine längere Dauer der Durchführung. Ferner kann gemäß der Erfindung eine lithographische Druckplatte besserer Qualität durch geeignete Wahl des zu verwendenden Pigments erhalten werden. Das Pigment, das gemäß der Erfindung verwendet wird, ist vorzugsweise nichtfotosensitiv, wie bereits erläutert wurde, und besteht vorzugsweise aus Berylliumoxid oder Magnesiumoxid, da diese einen geringen Abfall des elektrischen Widerstands beim Aussetzen an Licht zeigen und stark hydrophile Filme bilden können. Der Grund für diese ausgezeichneten Eigenschaften der anorganischen Pigmente scheint — obgleich nicht völlig geklärt — auf die Tatsache zurückführbar zu sein, daß sie stabile Atomstrukturen besitzen, hochgradig isolieren und nichtfotosensitiv sind und stark hydrophile Filme durch stabile chemische Bindungen mit Lösungen zur hydrophilen Behandlung bilden können, da sie in Säure oder Alkali löslich sind. Dtrartige Pigmente können entweder allein oder mit anderen gegen Licht weniger sensitiven Pigmenten, wie Tonerde oder Titanoxid, zur Verminderung der Kosten eingesetzt werden.

Nachstend wird die Erfindung durch Beispiele näher erläutert

Beispiel 1

Es wurde ein Blatt Papier einer Stärke von 50 μ mit einer wässerigen Lösung eines kationischen Polyelektrolyten zur Herstellung einer leitenden Schicht einer Stärke von 3 μ überzogen, danach mit einem Mischpolymerkunststoffanstrich aus hauptsächlich Methyl- ■ methacryiat mit einem Walzenbeschichter mit einem Überzugsgewicht von 4,0 g/m² und danach mit einem Anstrich mit einem Gehalt von 100 Gewichtsteilen Yinylacetat/Vinylchloridmischpolymerem und 200 Gewichtsteilen Titanoxid mit einem Walzenbeschichter zur Herstellung einer Aufzeichnungsschicht mit einem Überzugsgewicht von 4,5 g/m² überzogen, wobei ein elektrographisches Aufzeichnungsmaterial erhalten wurde. Das elektrographische Aufzeichnungsmaterial, das auf diese Weise erhalten wurde, lieferte ein ausgezeichnetes Bild, wenn mit einem elektrischen Potential von 1000 V 50 μ5 aufgenommen wurde. Auch zeigte das elektrographische Aufzeichnungsmaterial eine ausgezeichnete Beschreibbarkeit und Bedruckbarkeit, wobei sich Fingerabdrücke deutlich besser verhindern ließen.

Beispiel 2

Es wurde ein Papierblatt (60 μ) mit einer wässerigen Lösung eines anionischen Polyelektrolyten (Polystyrolsulfonat) mit einem Übergewicht von 3 g/m² überzogen, danach mit einem Anstrich aus 100 Gewichtsteilen Vinylacetat/Vinylchloridmischpolymerkunststoff und 5 Gewichtsteilen Lithoponpigment mit einem Überzugsgewicht von 4,0 g/m² und danach mit einem Anstrich aus 100 Gewichtsteilen Acrylharz, 200 Gewichtsteilen Tonerde und 300 Gewichtsteilen Calciumcarbonat mit einem Überzugsgewicht von 4,0 g/m² zur Herstellung eines elektrographischen Aufzeichnungsmaterials überzogen. Das auf diese Weise erhaltene Aufzeichnungsmaterial zeigte eine sehr klare und stabile Aufzeichnung unter den gleichen Bedingungen wie beim ersten Beispiel. Ferner zeigte das Aufzeichnungsmaterial eine ausgezeichnete Beschreibbarkeit und Bedruckbarkeit, wobei sich Fingerabdrücke deutlich besser verhindern ließen.

Beispiel 3

Es wurde ein Papierblatt einer Stärke von 100 μ mit einer wässerigen Lösung eines anionischen Polyelektrolyten mit einem Überzugsgewicht von 3,5 g/m² zur Herstellung einer Schicht mit niedrigem Widerstand überzogen, danach mit Acrylharz mit einem Überzugsgewicht von 4 g/m² und danach mit einem Anstrich aus 100 Gewichtsteilen Acrylharz und 700 Gewichtsteilen Kartoffelstärke mit einem Überzugsgewicht von 3,5 g/m² zur Herstellung eines elektrographischen Aufzeichnungsmaterials überzogen. Das Aufzeichnungsmaterial das auf diese Weise erhalten wurde, zeigte Eigenschaften, die den Beispielen 1 und 2 entsprachen.

Beispiel 4

Es wurde ein Papierblatt (120 g/m²), das zuvor mit einer wässerigen Lösung von Natriumginat zur Herabsetzung des Durchgangswiderstands auf einen Wert von nicht mehr als 10² Ohm/cm² behandelt worden war, mit einer 20%-igen Lösung von Polyvinylacetat in Toluol zur Erzielung eines Überzugs mit einer Stärke von ca. 3 μ nach Trocknung überzogen und danach mit einem Anstrich, hergestellt durch Mischen von ¹OO Gewichtsteilen gepulvertem Magnesiumoxid, 30 Gewichtsteilen Polyvinylacetat und 200 Gewichtsteilen Toluol in einer Kugelmühle im Verlauf von 24 Stunden, zur Herstellung eines Überzugs einer Stärke von 4 μ nach Trocknung überzogen, wodurch ein Material für eine lithographische Druckplatte für ein elektrographisches Plattenherstellungsverfahren erhalten wurde.

Es wurde eine Druckplatte hergestellt, indem ein elektrisches Feld von ca. 1000 V an das Material angelegt wurde, bildartig ein elektrographisches latentes Bild hervorgerufen wurde, das Bild mit einem Entwickler entwickelt wurde und das auf diese Weise entwickelte Bild fixiert wurde. Das Drucken auf einer Offsetpresse mit der auf diese Weise hergestellten Druckplatte lieferte — nachdem die Druckfläche mit einer Phosphatlösung behandelt worden war — 500 Kopien ausgezeichneter Qualität, wobei die Platte weiterhin zum Drucken verwendbar war.

Beispiel 5

Es wurde ein Film aus Polyäthylen einer Stärke von 4,0 μ mit einer methanolischen Lösung von Vinylbenzyltrimethylammoniumchlorid zur Herstellung eines Trägers mit einem Oberflächenwiderstand von ca. 10⁶ Ohm überzogen, wonach mit einer 20%-igen Lösung von

Polyvinylacetat in Toluol zur Erzielung einer Überzugstärke von ca. 3 μ und danach mit einem Anstrich, hergestellt durch Mischen von 100 Gewichtsteilen gepulvertem Berylliumoxid, 40 Gewichtsteilen Vinylchlorid/Vinylacetatmischpolymerem (86/14) und 200 Gewichtsteilen Toluol in einer Kugelmühle im Verlauf von 24 Stunden, zur Erzielung einer Überzugstärke von 4 μ nach Trocknung überzogen wurde, wodurch ein Material für eine elektrographische lithographische Druckplatte erhalten wurde.

Dieses Material lieferte auf einer Offsetpresse in einer der Beispiel 4 entsprechenden Weise mehr als 1000 Druckkopien, wobei die Betriebsdauer eine Überlegenheit gegenüber Beispiel 4 anzeigte.

Beispiel 6

Es wurde ein Blatt Qualitätspapier (120 g/m²), das zuvor mit einer wässerigen Lösung von Polystyrolsulfonaten zur Herabsetzung des Durchgangswiderstandes auf einen Wert von nicht mehr als 10⁸ Ohm/cm² behandelt worden war, mit einer 20%igen Lösung eines Methylmethacrylat-Äthylacrylatmischpolymeren in Toluol, versetzt mit 30 Teilen Tonerde, bezogen auf den Feststoffgehalt des Mischpolymeren, zur Erzielung einer Überzugstärke von ca. 3 μ nach Trocknung überzogen und danach mit einem Anstrich, hergestellt durch Mischen von 100 Gewichtsteilen gepulvertem Magnesiumoxid, 30 Gewichtsteilen Titanoxid, 40 Gewichtsteilen Polyvinylacetat und 60 Gewichtsteilen Toluol in einer Kugelmühle im Verlauf von 24 Stunden, zur Erzielung einer Überzugstärke von 4 μ nach Trocknung überzogen, wodurch ein Material für eine lithographische Druckplatte (elektrographisches Verfahren) erhalten wurde.

Das auf diese Weise erhaltene Material lieferte auf einer Offsetpresse in ähnlicher Weise wie in Beispiel 4 300 ausgezeichnete Druckkopien und war weiter verwendbar.

Beispiel 7

Der leitende Schichtträger, der in Beispiel 6 verwendet wurde, wurde mit Acrylharz mit einem Überzugsgewicht von 4 g/m² überzogen und danach mit einem Anstrich aus 100 Gewichtsteilen Styrolharz und 100 Gewichtsteilen fotosensitivem Zinkoxid mit einem Überzugsgewicht von 3,5 g/m² überzogen, wodurch ein elektrographisches Aufzeichnungsmaterial erhalten wurde. Mit dem Aufzeichnungsmaterial, das auf diese Weise erhalten Würde, wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 4 zur Herstellung eines sehr klaren und stabilen Bildes aufgezeichnet. Mit der Aufzeichnung, die auf diese Weise erhalten wurde, wurde in gleicher Weise

wie in Beispiel 4 nach dem Offsetverfahren zur Herstellung von 400 befriedigenden Druckkopien gedruckt, wobei das Material zum Drucken weiter brauchbar war. Auch dieses Aufzeichnungsmaterial zeigte eine ausgezeichnete Beschreibbarkeit und Bedruckbarkeit und Fingerabdrücke ließen sich besser vermeiden.

Demgegenüber lieferte ein elektrographisches Aufzeichnungsmaterial, das unter Verwendung von 150 Teilen anstelle von 100 Teilen Zinkoxid in der obersten Schicht, bezogen auf 100 Teile Styrolharz, hergestellt wurde, beim Aufzeichnungsverfahren nach Beispiel 4 eine Aufzeichnung deutlich minderer Bilddichte; dieses Aufzeichnungsmaterial war daher unbrauchbar.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Elektrographisches Aufzeichnungsmaterial mit einem elektrisch leitenden Schichtträger und einer Aufzeichnungsschicht, die ein Pigment und ein hochisolierendes hydrophobes Bindemittel enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnungsschicht 30 bis 1500, vorzugsweise 30 bis 1000 Gewichtsteile Pigment je 100 Gew.-Teile Bindemittel enthält und daß es eine Zwischenschicht aus oder mit einem hochisolierenden hydrophoben Bindemittel aus 0 bis 30 Gew.-Teilen eines Pigments je 100 Gew.-Teile Bindemittel enthält

2. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als Pigment ein nicht photoleitfähiges Titandioxid, Calciumcarbonat, Lithopone, Tonerde, Talk, Siliciumdioxid, Stärke, Berylliumöxid oder Magnesiumoxid enhält

3. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als Bindemittel Polyvinylacetat, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, ein Acrylharz, ein Siliconharz, Polystyrol, ein Vinylchlorid/Vinylacetat-Mischpolymerisat oder ein

Methacrylsäuremethylester/ Acrylsäureäthylester-Mischpolymerisat enthält